[发明专利]国产处理器的小型PLC模拟量输出模块的设计与实现

说明书

针对现有小型PLC模拟量输出模块存在适用场景不够丰富、信号类型较为单一以及自主可控性差等问题，提出了一种基于ARM架构国产处理器的小型PLC模拟量输出模块，所述系统包括微处理器、光耦隔离器、FLASH、SPI、DAC转换芯片，电流/电压切换。首先，模拟量输出模块经过校准流程得到校准系数a和b，然后将校准数据存入flash特定地址中，上位机输出指令值经过码值转换模块，将校准系数a和b代入码值转换公式，转换成DAC芯片可识别的原始码值，再将原始码值通过SPI接口写入DAC芯片进行输出得到对应的输出电流或电压值。相较于其他小型PLC模拟量输出模块，所述系统采用国产CPU处理器以及关键器件均实现国产化，自主可控性高，并且所述系统配备三个量程范围，兼顾两种信号类型，适用范围广，灵活性高，性价比高。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种基于ARM架构国产处理器的小型PLC模拟量输出模块。

背景技术

随着工业自动化的快速发展，可编程逻辑控制器（PLC）作为自动化行业强有力的工具也得到了广泛的运用，根据应用场景的不同需求，PLC也产生了大型、中型和小型等多个产品系列，小型PLC具有结构紧密、体积较小、便于携带和安装、配置灵活、价格较低等优势。

目前市面上的小型PLC模拟量输出模块存在以下问题：一、处理器等关键元件未实现国产化，自主可控性较差；二、单个模拟量输出模块只能实现一种信号类型输出，或者输出量程范围不可配置，应用环境单一。

本文设计的小型PLC模拟量输出模块采用国产处理器，关键器件也均实现国产化，此模拟量输出模块设置了三个量程范围，分别是0mA~20 mA，4mA~20 mA，0V~10V，一个模块可兼顾电流与电压两种信号类型，可配置性高，应用环境广、灵活性大，用户可根据不同的应用场景切换量程即可。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于ARM架构国产处理器的小型PLC模拟量输出模块。

本发明模块包括：微处理器、光耦隔离器、FLASH、SPI、DA转换芯片，电流/电压切换。

所述微处理器采用国产处理器，自主可控性更高；

所述光耦隔离器将现场端与系统端进行电气隔离，提高从站抗干扰的能力；

所述FLASH用于存储模拟量输出模块的校准数据与过程数据；

所述SPI实现CPU与DA芯片进行通信，完成数模转换。

采用SPI接口与CPU板进行通讯设定输出电压/电流。

所述电流/电压转换，运用放大器可以将该0~2.5V电压转换为0~+10V输出电压，用差动放大器和其他一些元器件可以实现0~2.5V电压到0~20mA电流的转换。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

本发明的微处理器以及其他关键器件采用国产化器件，实现了自主可控；

本发明的输出类型有电流和电压，输出量程分为0mA~20 mA，4mA~20 mA，0V~10V，适用范围广，灵活性更高。

附图说明

图1示出了本发明模块的校准流程图。

图2示出了本发明模块的输出码值转换流程图。

具体实施方式

模拟量输出模块将输出码值指令经过码值转换模块转换成DAC芯片可识别的原始码值，再将原始码值通过SPI接口写入DAC芯片进行输出，本发明模块主要分为两大部分：校准和码值转换，下面对这两部分进行介绍。